Question

13．把4mol N₂和8mol H₂置于5L密闭容器合成氨反应，1min末测得容器中有0.6mol N₂发生了反应，
求：
（1）混合气体中含H₂的体积百分比；  
（2）反应前后容器内的压强比；
（3）N₂和H₂的转化率．              
（4）1min内NH₃的平均反应速率．

Answer 1

分析 则   N₂ （气）+3H₂ （气）?2NH₃（气）
开始    4mol         8mol              0mol
变化    0.6mol      1.8mol           1.2mol
平衡   3.4mol       6.2mol           1.2mol，
（1）相同条件下气体体积分数等于气体物质的量之比，则氢气体积百分比=$\frac{氢气的物质的量}{气体总物质的量}$×100%；
（2）一定条件下，气体压强之比大于物质的量之比；
（3）根据转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%计算N₂和H₂的转化率；
（4）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算1min内NH₃的平均反应速率．

解答 解：N₂ （气）+3H₂ （气）?2NH₃（气）
开始    4mol         8mol              0mol
变化    0.6mol      1.8mol           1.2mol
平衡   3.4mol       6.2mol           1.2mol
（1）相同条件下气体体积百分比等于气体的物质的量分数，则混合气体中含H₂的体积百分比为：$\frac{6.2mol}{3.4mol+6.2mol+1.2mol}$×100%≈57.4%%；
答：混合气体中含H₂的体积百分比为57.4%
（2）平衡时，反应混合物的总物质的量为（3.4+6.2+1.2）mol=10.8mol，
相同条件下容器内压强之比等于物质的量之比，则反应前后容器内的压强比=（4+8）mol：10.8mol=10：9，
答：反应前后容器内的压强比为10：9；
（3）N₂的转化率为：$\frac{0.6mol}{4mol}$×100%=15%，
H₂的转化率为：$\frac{1.8mol}{8mol}$×100%=22.5%；
答：N₂的转化率为15%，H₂的转化率为22.5%；
（4）1min内H₂的平均反应速率为：v（H₂）=$\frac{\frac{1.8mol}{5L}}{1min}$=0.36mol/（L•min），
答：1min内H₂的反应速率为0.36mol/（L•min）．

点评 本题考查了化学平衡的有关计算，题目难度中等，涉及转化率、化学反应速率、气体体积分数等计算，注意掌握三段式在化学平衡计算中的应用方法，试题培养了学生的化学计算能力．